(57)【要約】【課題】本発明では、炭素繊維発熱体と形状保持機能を有する発熱体とを組み合わせて発熱体を構成するため、炭素繊維自体の優れた特性を活かしつつ、炭素繊維のみからなる発熱体では、到底、奏することができない形状保持性と耐震強度を付与した状態で発熱させることができるヒータの提供を目的とする。【解決手段】ガラス管１３の内部に収容した発熱体１２を、柔軟性を有する長尺状の炭素繊維発熱体１７と、該炭素繊維発熱体１７のガラス管１３内における変形を規制する長尺状の規制体１８とで構成し、上記規制体１８を、ガラス管１３に収容した形状のまま保持可能な形状保持性材料で形成し、ガラス管１３の軸方向の両端部側に、上記発熱体１２がガラス管１３の軸方向に配されるよう上記規制体１８の軸方向の両端部をそれぞれ固定支持する支持部１６を具備したヒータ１１。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス管の内部に長尺状の発熱体を収容し、該発熱体に通電して発熱させるヒータであって、
上記発熱体を、柔軟性を有する長尺状の炭素繊維発熱体と、該炭素繊維発熱体のガラス管内における変形を規制する長尺状の規制体とで構成し、
上記規制体を、ガラス管に収容した形状のまま保持可能な形状保持性材料で形成し、
ガラス管の軸方向の両端部側に、上記発熱体がガラス管の軸方向に配されるよう上記規制体の軸方向の両端部をそれぞれ固定支持する支持部を具備した
ヒータ。
【請求項２】
上記規制体を上記ガラス管内の中心軸線上に配し、上記炭素繊維発熱体を上記規制体に対してその軸方向に沿って螺旋状に巻装した
請求項１に記載のヒータ。
【請求項３】
上記炭素繊維発熱体を２本具備し、
該２本の炭素繊維発熱体のそれぞれを、上記規制体の軸方向に互いに位置ズレさせて上記規制体に対して同一方向に螺旋状に巻き付けた
請求項２に記載のヒータ。
【請求項４】
上記炭素繊維発熱体と上記規制体とを互いに螺旋状に絡ませて構成した
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のヒータ。
【請求項５】
上記発熱体は、上記炭素繊維発熱体を構成する多数の炭素繊維の内部に、上記炭素繊維発熱体の軸方向に沿って上記規制体を配した構成である
請求項１に記載のヒータ。
【請求項６】
上記規制体を、電力の供給により発熱する抵抗材料で形成した
請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載のヒータ。
【請求項７】
上記規制体を、ニクロムで構成した
請求項６に記載のヒータ。
【請求項８】
上記支持部を、上記発熱体を通電状態に接続する接続部で形成し、
上記接続部には、上記炭素繊維発熱体と上記規制体との双方の軸方向の端部を嵌挿して上記発熱体を保持可能な孔部を備えた
請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載のヒータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、建造物内の暖房等に好適な炭素繊維を発熱体に用いて構成したヒータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒータの中でも炭素繊維（「カーボンファイバ」、或いは、「ＣＦＣＨ」）を発熱体に用いて構成したカーボンヒータは、炭素繊維の優れた特性により、以下のような効果を有する。
１）炭素繊維は、軽量であるため、発熱体としてヒータに適用すれば、ヒータ全体を軽量化することができる。
２）炭素繊維は、柔軟性を有するため、耐熱ガラス内に容易に配して製造することができる。
３）炭素繊維は、発熱時に遠赤外線を発するため、遠赤外線効果を得ることができる。
４）炭素繊維は、撚り本数に応じて太さ、長さを容易に変更できるため、電気抵抗を自在に変更することができる。
【０００３】
しかし、炭素繊維には、上述した（１）から（４）ような優れた特性を有する反面、以下のような難点を挙げることができる。
１）発熱量を大きくするために通常炭素繊維をコイル状に屈曲させ、これをガラス管内に保持させて使用する。ところが炭素繊維自体は柔らかく柔軟性を有するため、起立して使用する場合にはこれを支えるための支持手段がなければ、経時変化により下部に至るほど自重で圧縮されてコイル間隔が狭まり、逆に上部はコイル間隔が広がってしまい安定した均等な発熱が期待できない。
また、耐震性の点でも難点があるため、運搬時や持ち運びの際にカーボンヒータが振動したとき、炭素繊維の支持手段、或いは、保持手段がなければ、耐熱ガラス内の炭素繊維が耐熱ガラスの内壁に接触し、これが原因で長時間使用しているとガラス管が熱ひずみにより破裂してしまうおそれを有する。
２）炭素繊維を用いたカーボンヒーターでは、発熱を開始してからの昇温時間が例えば、ニクロム線ヒーター等に比べて長くかかるうえ、発光量が少ないので発熱状態が外部から判別し難いという難点を有する。
【０００４】
このような難点に対して下記特許文献１が開示されている。  
上記特許文献１における「発熱構造体」は、複数の突起部が長手方向に配設され、長手方向に隣り合う突起部の間に凹部が形成された芯部材を具備し、該芯部材は、凹部ごとに炭素繊維（カーボンファイバ）を巻き付けることができる。
【０００５】
これにより、芯部材は、上記突起部がガラス管に接触することにより、炭素繊維がガラス管に直接、接触しないよう炭素繊維をガラス管内に配している。
【０００６】
さらに、炭素繊維を巻き付けたとき、炭素繊維の発熱が阻害されないよう炭素繊維が芯部材に接触する部位をできるだけ減らすために、軸方向に間隙部を形成している。しかし、芯部材は、炭素繊維が配される上記凹部の両側に上記突起部を有するため、この突起部に巻き付けた炭素繊維が接触し、結果的に炭素繊維の発熱が阻害されてしまうという問題点がある。
【０００７】
また、下記特許文献２において「ヒータ管」が開示されている。上記特許文献２における「ヒータ管」は、耐熱繊維糸の紐状体と、これに螺旋状に巻き付けられた炭素繊維糸とをもって可撓性発熱本体が形成され、該可撓性発熱本体が、複数の保持リングを介して密封管内に保持された構造が開示されている。
【０００８】
ここで示されている炭素繊維糸を巻き付ける紐状体は、石英ガラス、石綿、セラミック等の耐熱性繊維を編んで形成されたものであり、紐状体自体が発熱するものではない。
【０００９】
しかも、紐状体はフレキシブルであるから、発熱体である炭素繊維糸の形態を、自重や振動及び経時変化に耐えて保持できる機能は有していない。
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−２６０９５号公報
【特許文献２】特開２００４−３３５３５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで本発明では、炭素繊維発熱体と形状保持機能を有する発熱体とを組み合わせて発熱体を構成するため、炭素繊維自体の優れた特性を活かしつつ、炭素繊維のみからなる発熱体では、到底、奏することができない形状保持性と耐震強度を付与した状態で発熱させることができるヒータの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願発明のヒータは、ガラス管の内部に長尺状の発熱体を収容し、該発熱体に通電して発熱させるヒータであって、上記発熱体を、柔軟性を有する長尺状の炭素繊維発熱体と、該炭素繊維発熱体のガラス管内における変形を規制する長尺状の規制体とで構成し、上記規制体を、ガラス管に収容した形状のまま保持可能な形状保持性材料で形成し、ガラス管の軸方向の両端部側に、上記発熱体がガラス管の軸方向に配されるよう上記規制体の軸方向の両端部をそれぞれ固定支持する支持部を具備したことを特徴とする。
【００１３】
上記形状保持性材料は、ガラス管に収容したとき、ガラス管に接触しなくてもガラス管の軸方向に配した形状のまま保持可能な剛性を有する金属などの材料を示す。
【００１４】
本願発明のヒータは、上記規制体を上記ガラス管内の中心軸線上に配し、上記炭素繊維発熱体を上記規制体に対してその軸方向に沿って螺旋状に巻装したことを特徴とする。
【００１５】
本願発明のヒータは、上記炭素繊維発熱体を２本具備し、該２本の炭素繊維発熱体のそれぞれを、上記規制体の軸方向に互いに位置ズレさせて上記規制体に対して同一方向に螺旋状に巻き付けたことを特徴とする。
【００１６】
本願発明のヒータは、上記炭素繊維発熱体と上記規制体とを互いに螺旋状に絡ませて構成したことを特徴とする。
【００１７】
本願発明の上記発熱体は、上記炭素繊維発熱体を構成する多数の炭素繊維の内部に、上記炭素繊維発熱体の軸方向に沿って上記規制体を配した構成であることを特徴とする。
【００１８】
上記規制体は、電力の供給により発熱する抵抗材料で形成することが好ましい。
【００１９】
上記抵抗材料は、ニクロム、モリブテン、タングステンなどの金属発熱体を含む材料、或いは、炭素、炭化ケイ素、カンタルなどの非金属発熱体を含む材料であってもよい。
【００２０】
上述した抵抗材料の中でも、上記規制体は、ニクロムで構成することが好ましい。  
ニクロムは、周知のとおり、耐酸化性がよく、また、高温で長時間使用しても性質の劣化が少ないからである。
【００２１】
さらに、上記支持部は、上記発熱体を通電状態に接続する接続部で形成し、上記接続部は、上記炭素繊維発熱体と上記規制体との双方の軸方向の端部を嵌挿して上記発熱体を保持可能な孔部を備えて構成することが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に記載のヒータは、柔軟性を有する炭素繊維発熱体と、形状保持性材料で形成した規制体とで構成した発熱体を具備することにより、ガラス管内で上記規制体が上記炭素繊維発熱体を保持した状態でガラス管の軸方向へ配することができる。
【００２３】
さらに、上述したような発熱体は、その軸方向の両端側を支持部により固定支持されるため、ガラス管の軸心上（中心軸上）に配した状態に保たれることになる。
【００２４】
よって、本発明のヒータは、規制体などガラス管内に配した部材がガラス管に接触することがなく、炭素繊維発熱体を保持することが可能となる。このため、ガラス管に突っ張りなどの負荷が加わることもなく、ヒータに振動が生じても、発熱体がガラス管に接触してしまうこともないため、ガラス管の破損などのおそれもない。
【００２５】
さらに、炭素繊維発熱体が経時変化や振動等により、ガラス管内の軸方向の両端側に偏在してしまうこともなく、軸方向において均一な発熱を確保することができる。
【００２６】
請求項２に記載のヒータは、炭素繊維発熱体を形状保持性を有する規制体に螺旋状に巻きつけることで炭素繊維発熱体と規制体との一体性が増し、よりしっかりと炭素繊維発熱体の形状を保持することができる。
【００２７】
請求項３に記載のヒータは、２本の炭素繊維発熱体を規制体に螺旋状に巻きつけることで、規制体から解れにくく、且つ、軸方向へ位置ずれしないよう、しっかりと巻きつけることができる。
【００２８】
請求項４に記載のヒータは、炭素繊維発熱体と規制体とを互いに螺旋状に絡ませて構成した発熱体を具備することにより、炭素繊維発熱体と規制体との一体性をより向上させることができる。
【００２９】
請求項５に記載のヒータは、外周側に炭素繊維発熱体が配され、中心側に規制体が配された構成の発熱体を具備することとなる。このため、炭素繊維発熱体の外周は、規制体を含めて他の部材と接触せずにガラス管内に配されることになる。
【００３０】
従って、炭素繊維発熱体は、規制体によりガラス管内における変形を規制された状態で、しかも、外周全体から発熱が阻害されることなく発熱することができる。
【００３１】
請求項６に記載のヒータは、規制体自体を抵抗材料により形成することにより、炭素繊維発熱体と規制体とのそれぞれが発熱時に奏する特性を組み合わせて発熱させることができる。
【００３２】
請求項７に記載のヒータは、規制体をニクロムで構成しているので、ニクロムが有する発熱時の立ち上りが早いという特性を活かすことができる。スイッチを入れると、ニクロムで構成した規制体の方が早く発熱するので、炭素繊維発熱体が昇温するまでに要する時間をニクロムでカバーすることができ、また、第三者が、発熱体が発熱していることを直ぐに視認させることができるため、安全性を確保することができるなどの効果を有する。
【００３３】
請求項８に記載のヒータは、接続部の孔部に発熱体の端部を差し込むだけでしっかりと発熱体の保持が可能となり、また、振動が生じた場合も、炭素繊維発熱体のみを差し込む場合と異なり、規制体も含めて差し込むことにより、炭素繊維発熱体における孔部への差し込み部分の形状保持性が向上させることができるため、発熱体が孔部から取り外れてしまうおそれがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
この発明の一実施形態を、以下図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００３５】
図１は、馬蹄形カーボンヒータ１１の外観図であり、図２は、図１の領域Ａのガラス管の内部構成を示す。本実施例のカーボンヒータ１１は、図１、及び、図２に示したように、線状の発熱体１２と、耐熱性を有する無色透明の石英ガラス管１３（以下、「ガラス管１３」という。）とを具備して構成される。
【００３６】
上記ガラス管１３は、略全体が細長い円管状であり、正面視馬蹄形状に湾曲さ形状さている。
【００３７】
ガラス管１３の軸方向の両端部には、ガラス管１３の内外にかけてステンレス製のリード線１４が連通されている。ガラス管１３の軸方向の両端部は、該ガラス管１３の内部（以下、「ガラス管１３内」という。）が真空状態、或いは、不活性ガス封入状態になるよう、例えば、熱溶着することで封止した封止端部１５を形成している。さらに、上記封止端部１５には、ガラス管１３の両端部においてリード線１４を固定するためにセラミック１５ａを固着している。
【００３８】
リード線１４の長さ方向におけるガラス管１３の内側は、図３に示したように、コイル状に形成し、その中心に発熱体１２の端部を挿通可能な孔部１６ａを有する接続部１６を立設している。  
なお、図３は、カーボンヒータ１１の軸方向一方の端部を一部断面で表した内部構成を示す。
【００３９】
リード線１４の長さ方向におけるガラス管１３の外側は、耐熱性、及び、絶縁性の有するシール部材により被覆され、図示しないが、電極に接続されている。
【００４０】
一方、発熱体１２は、図２、及び、図３に示したように、炭素繊維発熱体１７と、ニクロム線１８（Ｎｉ・Ｃｒ線）とで形成され、図４に示したように、ガラス管１３の軸心と一致するよう軸心に沿って配されている。  
なお、図４は、ガラス管１３の軸方向における所定部位の切断断面図である。
【００４１】
また、炭素繊維発熱体１７は、複数の炭素繊維（カーボンフィラメント）を撚って紐状に形成し、手で湾曲自在な柔軟性を有して形成している。これに対してニクロム線１８は、可撓性を有し、且つ、ガラス管１３の軸方向の形状に応じて変形後させた形状に保持可能な形状保持性（剛性）を有している。
【００４２】
なお、本実施例では、ニクロム線１８を用いたが、このように形状保持性を有する素材であれば、ニクロム線１８の他に、例えば、鉄クロム合金線（Ｆｅ・Ｃｒ線）、銅ニッケル合金線、ステンレス線、タングステン等の熱伝導性の有する抵抗材料によりの単線、撚り線を用いることができる。
【００４３】
さらに詳しくは、ニクロム線１８は、炭素繊維発熱体１７と比較して太さ（断面積）が１０分の１程度であり、抵抗値が大きくなるよう形成している。これにより、炭素繊維発熱体１７と比較してニクロム線１８による消費電力を抑制することができる。
【００４４】
上記ニクロム線１８は、ガラス管１３内に、その軸方向の形状に沿って配し、その外周には、２本の紐状の炭素繊維発熱体１７，１７が、ニクロム線１８の軸方向の両端部を含めた軸方向全体に螺旋状（スパイラル状）に巻装している。
【００４５】
上記２本の炭素繊維発熱体１７，１７は、それぞれ同じ長さ、且つ、径で形成し、ニクロム線１８の外周に同一方向回りに螺旋状に巻き付けている。  
但し、炭素繊維発熱体１７，１７のニクロム線１８に対する巻きつけ形態は、特に限定されるものではないが、本実施例では、発熱体１２の軸方向において炭素繊維発熱体１７の間にニクロム線１８が視認可能に２本の炭素繊維発熱体１７，１７が互いに重ならないようなピッチで、且つ、軸方向に互いにズラしてニクロム線１８に巻き付けている。
【００４６】
上述したように、発熱体１２を、２本の炭素繊維発熱体１７を具備して構成しても、形状保持性の高いニクロム線１８を中心軸に配しているため、炭素繊維発熱体１７の形状保持性を向上させることができる。
【００４７】
すなわち、柔軟な炭素繊維発熱体１７は、形状保持性の高いニクロム線１８の外周に螺旋状に密着させた状態で巻き付けることにより、ガラス管１３内の軸方向に沿った形状に保持されることができる。
【００４８】
また、上記発熱体１２は、その長さ方向の端部に至るまで、ニクロム線１８の外周に炭素繊維発熱体１７，１７が巻き付けて構成されている。このため、ニクロム線１８、及び、炭素繊維発熱体１７，１７の双方の端部を一体に接続部１６の孔部１６ａに通電状態に挿嵌されることになる。
【００４９】
このため、発熱体１２は、接続部１６によって該発熱体１２の長さ方向の両端部側からガラス管１３内の軸心上に配した状態に固定支持することができる。
【００５０】
このとき、図３に示したように、接続部１６と、該接続部１６の孔部１６ａに差し込んだ発熱体１２との間に、導電性を有した筒状をした導電性部材１９を介在させて接続してもよい。導電性部材１９を介在させることにより、より確実な通電状態を得ることができるとともに、強固に発熱体１２の端部を孔部１６ａに嵌挿させることができる。
【００５１】
続いて、上述したカーボンヒータ１１の製造方法について説明する。  
発熱体１２は、ガラス管１３に封入する前に、直線状のニクロム線１８の外周に、２本の紐状の炭素繊維発熱体１７を、予め、螺旋状に巻装して一体に構成される。
【００５２】
上記発熱体１２を、ガラス管１３の軸方向の一端側からガラス管１３内へ挿入し、ガラス管１３の軸方向の形状に沿って形状変形させながらガラス管１３内へ配していく。
【００５３】
なお、このようにガラス管１３へ発熱体１２を挿入する際には、ニクロム線１８の外周に巻き付けた炭素繊維発熱体１７が解れないように、挿入時のみ発熱体１２の長さ方向の端部を適宜、クリップ、或いは、テープなどの保持部材でニクロム線１８、及び、炭素繊維発熱体１７を保持した状態で挿通してもよい（図示せず）。
【００５４】
このように発熱体１２をガラス管１３内へ収容すれば、発熱体１２の長さ方向の両端部を、それぞれに対応するガラス管１３の端部における接続部１６へ順に接続していく。この接続は、上述したように、発熱体１２の軸方向の両端部を、それぞれに対応する接続部１６の孔部１６ａに挿嵌するだけでよい。
【００５５】
そして、ガラス管１３内が真空状態、又は、不活性ガス封入状態となるようガラス管１３の端部を熱溶着し、ガラス管１３の封止端部１５にリード線１４を固定するためのセラミックス１５ａを固着する。
【００５６】
以上によりカーボンヒータ１１として用いることができるが、本実施例におけるカーボンヒータ１１は、さらに、ニクロム線１８の焼き入れ工程を行う。
【００５７】
具体的に、本実施例のカーボンヒータ１１は、定格１００Ｖ電圧を有するが、該カーボンヒータ１１に対して意図的に例えば、２００Ｖの高電圧をかける。これにより、殊に、ニクロム線１８の組織を結晶化することができ、該ニクロム線１８をさらに硬化させることができる。
【００５８】
本実施例のカーボンヒータ１１は、上述した焼き入れ工程を経て製造されるため、発熱体１２の形状保持性を格段に向上させることができる。すなわち、ニクロム線１８は、それ自体が元々、形状保持性を有するが、焼き入れを施すことにより、径細であっても柔軟な炭素繊維発熱体１７を、よりしっかりと保持することができるようになる。
【００５９】
すなわち、炭素繊維発熱体１７は、このようなニクロム線１８に巻き付けることにより、ガラス管１３内に配したときも、振動したり、経時変化により変形したりせずに、しっかりとニクロム線１８に保持されることになる。
【００６０】
具体的に、従来のヒータのように発熱体を螺旋状とした炭素繊維発熱体１７のみで構成した場合のように、経時変化により、ガラス管の軸方向の中央側に相当する部位がと弛んで、両端側へ偏在してしまうといった事態が生じることもない。
【００６１】
このため、発熱体１２は、その長さ方向の各部において均一の発熱量で発熱することができる。また、ヒータ１１は、発熱体１２の耐振動性が向上するため、ガラス管１３に頻繁に接触し、ガラス管１３が熱歪みにより破損してしまうことがない。
【００６２】
さらに、上述したように、発熱体１２には、例えば、直線形状からガラス管１３の軸心上（中心軸上）に配した後で高電圧をかけて焼き入れすることにより、ニクロム線１８をガラス管１３の湾曲形状に応じた形状に突っ張りなく容易に配することができる。
【００６３】
また、上述した本実施例のカーボンヒータ１１を用いることにより、その他にも以下のような様々な効果を得ることができる。  
発熱体１２は、その中心軸にニクロム線１８を配し、該ニクロム線１８に炭素繊維発熱体１７を巻装させ、ニクロム線１８と、炭素繊維発熱体１７の双方の端部を接続部１６の孔部１６ａに差し込むことにより、発熱体１２の長さ方向の両端部は、固定され、発熱体１２をガラス管１３内に配した状態にしっかりと保持することができる。
【００６４】
さらにまた、形状保持性を有するニクロム線１８が孔部１６ａに挿嵌されるとともに、その外周の炭素繊維発熱体１７が、接続部１６に対して密着保持されるため、振動などが生じた場合であっても、抜け出してしまうことがなく保持することができる。
【００６５】
具体的に、柔軟な炭素繊維発熱体１７のみを孔部１６ａに挿通した場合のように、振動により孔部１６ａから抜け出してしまうという事態がなく、接続部１６から発熱体１２が抜け出さないよう、例えば、螺子止めするなど、別途、抜け留めのための対策を講じる必要性もない。
【００６６】
また、炭素繊維発熱体１７は、カーボンヒータ１１の電源スイッチ（図示せず）をＯＮにしてから昇温するまでに時間を要するという難点を有するが、炭素繊維発熱体１７と比較して昇温時間が短いニクロム線１８を組み合わせて用いることにより、電源スイッチをＯＮにすると同時にすぐ、発熱体１２を発熱させることができる。
【００６７】
このため、電源スイッチをＯＮにした途端に、ニクロム線１８は直ぐに赤く発光するので、発熱体１２が発熱していることを目視により適格に認識することができ、安全性を確保することができるといった効果を奏することができる。
【００６８】
実施例１のカーボンヒータ１１は、炭素繊維発熱体１７を２本、具備することで、１本だけ具備する場合と比較してより一層、遠赤外線効果など炭素繊維の有する特性をより発揮することができる。  
さらにまた、発熱体１２の軸方向の端部を、接続部１６の孔部１６ａに挿通したとき、接続部１６に対しても密着性をより高めた状態で孔部１６ａに挿嵌でき、強固に取り付けることができる。
【００６９】
上記の実施例では、馬蹄形のカーボンヒータ１１について説明をしたが、図５に示したように直線状のガラス管５３内に発熱体１２を収容した直線形状のヒータ５１にも用いられることは言うまでもない。
【００７０】
直線形状のカーボンヒータ５１では、起立させて配置する場合に特にその効果が期待できる。
【００７１】
勿論、上述した形態に限らず、例えば、コイル形状など、他の形状のヒータであっても、構わない。
【実施例２】
【００７２】
以下、実施例２のカーボンヒータ２１について図６を用いて説明する。但し、図６は、実施例２のカーボンヒータ２１の上記図３に対応する図である。さらに、以下で説明するカーボンヒータ２１の構成のうち、上述した実施例１におけるカーボンヒータ１１と同様の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。  
カーボンヒータ２１は、図６に示したように、ニクロム線１８に、その軸方向にかけて１本の炭素繊維発熱体１７のみを巻き付けて構成した発熱体２２を具備している。
【００７３】
このような構成により、発熱体１２をニクロム線１８と炭素繊維発熱体１７とで構成することにより奏する上述した効果の他にも、殊に以下の効果を得ることができる。
【００７４】
発熱体２２の軸方向において、ニクロム線１８が視認される割合が実施例１の発熱体１２と比較して高くなるため、電源スイッチをＯＮにした直後であっても発熱体２２が発熱していることを、より確実に第三者に視認させることができるなどの効果を奏することができる。
【００７５】
その他にも、発熱体２２の構成が簡素になり、製造が容易であるという効果を得ることができる。
【実施例３】
【００７６】
カーボンヒータ３１は、図７で示すような形態で構成することもできる。  
なお、図７は、実施例３のカーボンヒータ２１の上記３に対応する図である。
【００７７】
すなわち、実施例３における発熱体３２は、炭素繊維発熱体３７のみならず、ニクロム線３８も螺旋状とし、炭素繊維発熱体３７とニクロム線３８と互いに絡ませてガラス管１３の軸心上に配して構成している。  
なお、炭素繊維発熱体３７と、ニクロム線３８とは、一方の側に対する巻き数、若しくは、螺旋のピッチを互いに異なるよう構成してもよい。
【００７８】
カーボンヒータ３１をこのように構成することにより、殊に以下の効果を奏することができる。  
炭素繊維発熱体３７とニクロム線３８との一体性が増すため、例えば、ガラス管１３内へ発熱体３２を挿入する時に炭素繊維発熱体３７とニクロム線３８とが互いに解れてしまうことを、確実に回避することができる。
【００７９】
さらに、炭素繊維発熱体３７とニクロム線３８との一体性が増すことにより、ニクロム線３８は、炭素繊維発熱体３７の形状をしっかりと保持することができる。このため、発熱体３２の耐振動性をより向上させることができる。
【実施例４】
【００８０】
実施例４のカーボンヒータ４１について図８を用いて説明する。  
図８は、ガラス管１３の軸方向の一部位を拡大して発熱体４２の長さ方向の一部位を断面で示した図である。
【００８１】
実施例４における発熱体４２は、上記図８（ａ）に示したように、中心軸に沿ってニクロム線１８を配し、その外周側に、多数の炭素繊維４７ａ（カーボンフィラメント）を加撚しながらニクロム線１８に対して巻き付けた炭素繊維発熱体４７を有して一体に構成している。
【００８２】
このため、発熱体４２は、内部に形状保持性を有するニクロム線１８を内蔵しているため、単に炭素繊維のみで形成した発熱体と異なり、形状保持性を確保することができる。
【００８３】
よって、発熱体４２は、それ自体をガラス管１３に収容した後においても、例えば、図８に示したように、ガラス管１３の軸方向に沿って螺旋状の形態に保つことができる。
【００８４】
螺旋状の形態は、直線状に配した発熱体４２を、ガラス管１３へ挿入する前に、例えば、棒状の部材に巻き付けるなどすれば容易に螺旋状に変形させることができる。さらに、棒状の部材を取り外し、螺旋状の発熱体４２を、そのままガラス管１３へ挿入すればよい。
【００８５】
このような炭素繊維発熱体４２を用いることにより、炭素繊維発熱体４７とニクロム線３８との一体性、密着性を格段に向上させることができ、ガラス管１３へ挿入時に炭素繊維発熱体４２とニクロム線１８とが解れてしまうおそれもない。
【００８６】
さらに、発熱体４２における炭素繊維発熱体４７は、ニクロム線３８をはじめとして外周部において他の部材と接触しないため、他の部材に発熱が阻害されずに外周全体から効率よく発熱することができる。
【００８７】
上記発熱体は、上述した構成に限らず、炭素繊維発熱体をニクロム線などの形状保持性を有する部材により保持可能に組み合わせた形態であれば特に限定しない。例えば、上記発熱体は、ガラス管１３の軸線上に配した炭素繊維発熱体の外周に対して螺旋状のニクロム線を巻き付けた構成であってもよい。
【００８８】
また、上述したカーボンヒータ１１，２１，３１，４１は、以下のように構成してもよい。すなわち、例えば、実施例１のカーボンヒータ１１の構成をもとにして説明すると、発熱体１２は、図９に示したように、接続部１６の孔部１６ａに差し込んだ状態でニクロム線１８の端部を、炭素繊維発熱体１７を介さずに接続部１６と通電状態に接続してもよい。この接続は、ハンダなどを用いて熱溶着することにより形成した溶着部１８ａを介して一体化することができる。
【００８９】
上記構成により、発熱体１２と接続部１６との一体性がさらに増し、カーボンヒータ１１が振動した場合であっても、万一にも発熱体１２が孔部１６ａから抜け出してしまうことがない。
【００９０】
また、カーボンヒータ１１，２１，３１，４１は、上述したように、上記形態に限定しない。例えば、図１０（ａ）に示したように、円方向の一部位を切り欠いて、その切り欠いた対向端部を外側に突き出し形態、或いは、図１０（ｂ）に示したように、周方向の一部位を切り欠いた円弧状形態など、上述した正面視馬蹄形状に限らず、その他の形態で構成することができる。
【００９１】
このように、上述したカーボンヒータ１１，２１，３１，４１は、このように様々な効果を奏することができるものの、上記した実施例の形態に限定せず、その他にも様々な構成で形成してもよい。
【００９２】
また、上述の実施形態と、この発明の構成との対応において、この実施形態のカーボンヒータ１１，２１，３１，４１は、この発明のヒータに対応し、同様に、
石英ガラス管１３は、ガラス管に対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、上述したように多くの実施の形態を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】実施例１のカーボンヒータの正面図。
【図２】図１の領域Ａを示す説明図。
【図３】実施例１のカーボンヒータの軸方向の一方の端部を軸方向断面で示した説明図。
【図４】実施例１のカーボンヒータの軸方向における一部位の円周断面を示す説明図。
【図５】直線形状のカーボンヒーターの正面図。
【図６】実施例２のカーボンヒータの軸方向の一方の端部を軸方向断面で示した説明図。
【図７】実施例３のカーボンヒータの軸方向の一方の端部の説明図。
【図８】実施例４のカーボンヒータの軸方向の一方の端部の説明図。
【図９】他のカーボンヒータの説明図。
【図１０】他のカーボンヒータの正面図（ａ），さらに他のカーボンヒータの正面図（ｂ）。
【符号の説明】
【００９４】
１１，２１，３１，４１，５１…カーボンヒータ
１２，２２，３２，４２…発熱体
１３，５３…石英ガラス管
１６…接続部
１６ａ…孔部
１７，３７，４７…炭素繊維発熱体
１８，３８…ニクロム線
【図１】
2007323965.tif 000003
【図２】
2007323965.tif 000004
【図３】
2007323965.tif 000005
【図４】
2007323965.tif 000006
【図５】
2007323965.tif 000007
【図６】
2007323965.tif 000008
【図７】
2007323965.tif 000009
【図８】
2007323965.tif 000010
【図９】
2007323965.tif 000011
【図１０】
2007323965.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成18年6月30日(2006.6.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス管の内部に長尺状の発熱体を収容し、該発熱体に通電して発熱させるヒータであって、
上記発熱体を、柔軟性を有する長尺状の炭素繊維発熱体と、該炭素繊維発熱体のガラス管内における変形を規制する長尺状の規制体とで構成し、
上記規制体を、ガラス管に収容した形状のまま保持可能な形状保持性材料で形成するとともに、電力の供給により発熱する抵抗材料で形成し、
ガラス管の軸方向の両端部側に、上記発熱体がガラス管の軸方向に配されるよう上記規制体の軸方向の両端部をそれぞれ固定支持する支持部を具備した
ヒータ。
【請求項２】
上記規制体を、ニクロムで構成した
請求項１に記載のヒータ。
【請求項３】
上記規制体を、モリブテン、ステンレス、鉄クロム、或いは、銅ニッケルからなる金属発熱体を有して形成した
請求項１に記載のヒータ。
【請求項４】
上記規制体を、炭化ケイ素、或いは、カンタルからなる非金属発熱体を有して形成した
請求項１に記載のヒータ。
【請求項５】
上記支持部を、上記発熱体を通電状態に接続する接続部で形成し、
上記接続部には、上記炭素繊維発熱体と上記規制体との双方の軸方向の端部を嵌挿して上記発熱体を保持可能な孔部を備えた
請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のヒータ。
【請求項６】
上記規制体を上記ガラス管内の中心軸線上に配し、上記炭素繊維発熱体を上記規制体に対してその軸方向に沿って螺旋状に巻装した
請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載のヒータ。
【請求項７】
上記炭素繊維発熱体を２本具備し、
該２本の炭素繊維発熱体のそれぞれを、上記規制体の軸方向に互いに位置ズレさせて上記規制体に対して同一方向に螺旋状に巻き付けた
請求項６に記載のヒータ。
【請求項８】
上記炭素繊維発熱体と上記規制体とを互いに螺旋状に絡ませて構成した
請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載のヒータ。
【請求項９】
上記発熱体は、上記炭素繊維発熱体を構成する多数の炭素繊維の内部に、上記炭素繊維発熱体の軸方向に沿って上記規制体を配した構成である
請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載のヒータ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、建造物内の暖房等に好適な炭素繊維を発熱体に用いて構成したヒータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒータの中でも炭素繊維（「カーボンファイバ」、或いは、「ＣＦＣＨ」）を発熱体に用いて構成したカーボンヒータは、炭素繊維の優れた特性により、以下のような効果を有する。
１）炭素繊維は、軽量であるため、発熱体としてヒータに適用すれば、ヒータ全体を軽量化することができる。
２）炭素繊維は、柔軟性を有するため、耐熱ガラス内に容易に配して製造することができる。
３）炭素繊維は、発熱時に遠赤外線を発するため、遠赤外線効果を得ることができる。
４）炭素繊維は、撚り本数に応じて太さ、長さを容易に変更できるため、電気抵抗を自在に変更することができる。
【０００３】
しかし、炭素繊維には、上述した（１）から（４）ような優れた特性を有する反面、以下のような難点を挙げることができる。
１）発熱量を大きくするために通常炭素繊維をコイル状に屈曲させ、これをガラス管内に保持させて使用する。ところが炭素繊維自体は柔らかく柔軟性を有するため、起立して使用する場合にはこれを支えるための支持手段がなければ、経時変化により下部に至るほど自重で圧縮されてコイル間隔が狭まり、逆に上部はコイル間隔が広がってしまい安定した均等な発熱が期待できない。
また、耐震性の点でも難点があるため、運搬時や持ち運びの際にカーボンヒータが振動したとき、炭素繊維の支持手段、或いは、保持手段がなければ、耐熱ガラス内の炭素繊維が耐熱ガラスの内壁に接触し、これが原因で長時間使用しているとガラス管が熱ひずみにより破裂してしまうおそれを有する。
２）炭素繊維を用いたカーボンヒーターでは、発熱を開始してからの昇温時間が例えば、ニクロム線ヒーター等に比べて長くかかるうえ、発光量が少ないので発熱状態が外部から判別し難いという難点を有する。
【０００４】
このような難点に対して下記特許文献１が開示されている。  
上記特許文献１における「発熱構造体」は、複数の突起部が長手方向に配設され、長手方向に隣り合う突起部の間に凹部が形成された芯部材を具備し、該芯部材は、凹部ごとに炭素繊維（カーボンファイバ）を巻き付けることができる。
【０００５】
これにより、芯部材は、上記突起部がガラス管に接触することにより、炭素繊維がガラス管に直接、接触しないよう炭素繊維をガラス管内に配している。
【０００６】
さらに、炭素繊維を巻き付けたとき、炭素繊維の発熱が阻害されないよう炭素繊維が芯部材に接触する部位をできるだけ減らすために、軸方向に間隙部を形成している。しかし、芯部材は、炭素繊維が配される上記凹部の両側に上記突起部を有するため、この突起部に巻き付けた炭素繊維が接触し、結果的に炭素繊維の発熱が阻害されてしまうという問題点がある。
【０００７】
また、下記特許文献２において「ヒータ管」が開示されている。上記特許文献２における「ヒータ管」は、耐熱繊維糸の紐状体と、これに螺旋状に巻き付けられた炭素繊維糸とをもって可撓性発熱本体が形成され、該可撓性発熱本体が、複数の保持リングを介して密封管内に保持された構造が開示されている。
【０００８】
ここで示されている炭素繊維糸を巻き付ける紐状体は、石英ガラス、石綿、セラミック等の耐熱性繊維を編んで形成されたものであり、紐状体自体が発熱するものではない。
【０００９】
しかも、紐状体はフレキシブルであるから、発熱体である炭素繊維糸の形態を、自重や振動及び経時変化に耐えて保持できる機能は有していない。
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−２６０９５号公報
【特許文献２】特開２００４−３３５３５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで本発明では、炭素繊維発熱体と形状保持機能を有する発熱体とを組み合わせて発熱体を構成するため、炭素繊維自体の優れた特性を活かしつつ、炭素繊維のみからなる発熱体では、到底、奏することができない形状保持性と耐震強度を付与した状態で発熱させることができるヒータの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願発明のヒータは、ガラス管の内部に長尺状の発熱体を収容し、該発熱体に通電して発熱させるヒータであって、上記発熱体を、柔軟性を有する長尺状の炭素繊維発熱体と、該炭素繊維発熱体のガラス管内における変形を規制する長尺状の規制体とで構成し、上記規制体を、ガラス管に収容した形状のまま保持可能な形状保持性材料で形成するとともに、電力の供給により発熱する抵抗材料で形成し、ガラス管の軸方向の両端部側に、上記発熱体がガラス管の軸方向に配されるよう上記規制体の軸方向の両端部をそれぞれ固定支持する支持部を具備したことを特徴とする。
【００１３】
上記形状保持性材料は、ガラス管に収容したとき、ガラス管に接触しなくてもガラス管の軸方向に配した形状のまま保持可能な剛性を有する金属などの材料を示す。
【００１４】
上記規制体は、ニクロム、モリブテン、タングステン、鉄クロム合金（Ｆｅ・Ｃｒ）、銅ニッケル合金、ステンレスなどの金属発熱体を含む抵抗材料、或いは、炭素、炭化ケイ素、カンタルなどの非金属発熱体を含む抵抗材料で形成することができる。
【００１５】
上述した抵抗材料の中でも、上記規制体は、ニクロムで構成することが好ましい。  
ニクロムは、周知のとおり、耐酸化性がよく、また、高温で長時間使用しても性質の劣化が少ないからである。
【００１６】
さらに、上記支持部は、上記発熱体を通電状態に接続する接続部で形成し、上記接続部は、上記炭素繊維発熱体と上記規制体との双方の軸方向の端部を嵌挿して上記発熱体を保持可能な孔部を備えて構成することが好ましい。
【００１７】
上述した構成のヒータは、接続部の孔部に発熱体の端部を差し込むだけでしっかりと発熱体の保持が可能となり、また、振動が生じた場合も、炭素繊維発熱体のみを差し込む場合と異なり、規制体も含めて差し込むことにより、炭素繊維発熱体における孔部への差し込み部分の形状保持性を向上させることができるため、発熱体が孔部から取り外れてしまうおそれがない。
【００１８】
また、本願発明のヒータは、上記規制体を上記ガラス管内の中心軸線上に配し、上記炭素繊維発熱体を上記規制体に対してその軸方向に沿って螺旋状に巻装することができる。
【００１９】
本願発明のヒータは、上記炭素繊維発熱体を２本具備し、該２本の炭素繊維発熱体のそれぞれを、上記規制体の軸方向に互いに位置ズレさせて上記規制体に対して同一方向に螺旋状に巻き付けて構成してもよい。
【００２０】
本願発明のヒータは、上記炭素繊維発熱体と上記規制体とを互いに螺旋状に絡ませて構成することができる。
【００２１】
本願発明の上記発熱体は、上記炭素繊維発熱体を構成する多数の炭素繊維の内部に、上記炭素繊維発熱体の軸方向に沿って上記規制体を配して構成してもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本願発明のヒータは、規制体自体を抵抗材料により形成することにより、炭素繊維発熱体と規制体とのそれぞれが発熱時に奏する特性を組み合わせて発熱させることができる。
【００２３】
殊に、請求項２に記載のヒータは、規制体をニクロムで構成しているので、ニクロムが有する発熱時の立ち上りが早いという特性を活かすことができる。スイッチを入れると、ニクロムで構成した規制体の方が早く発熱するので、炭素繊維発熱体が昇温するまでに要する時間をニクロムでカバーすることができ、また、第三者が、発熱体が発熱していることを直ぐに視認させることができるため、安全性を確保することができるなどの効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
この発明の一実施形態を、以下図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１は、馬蹄形カーボンヒータ１１の外観図であり、図２は、図１の領域Ａのガラス管の内部構成を示す。本実施例のカーボンヒータ１１は、図１、及び、図２に示したように、線状の発熱体１２と、耐熱性を有する無色透明の石英ガラス管１３（以下、「ガラス管１３」という。）とを具備して構成される。
【００２６】
上記ガラス管１３は、略全体が細長い円管状であり、正面視馬蹄形状で形成している。
【００２７】
ガラス管１３の軸方向の両端部には、ガラス管１３の内外にかけてステンレス製のリード線１４が連通されている。ガラス管１３の軸方向の両端部は、該ガラス管１３の内部（以下、「ガラス管１３内」という。）が真空状態、或いは、不活性ガス封入状態になるよう、例えば、熱溶着することで封止した封止端部１５を形成している。さらに、上記封止端部１５には、ガラス管１３の両端部においてリード線１４を固定するためにセラミック１５ａを固着している。
【００２８】
リード線１４の長さ方向におけるガラス管１３の内側は、図３に示したように、コイル状に形成し、その中心に発熱体１２の端部を挿通可能な孔部１６ａを有する接続部１６を立設している。  
なお、図３は、カーボンヒータ１１の軸方向一方の端部を一部断面で表した内部構成を示す。
【００２９】
リード線１４の長さ方向におけるガラス管１３の外側は、耐熱性、及び、絶縁性の有するシール部材により被覆され、図示しないが、電極に接続されている。
【００３０】
一方、発熱体１２は、図２、及び、図３に示したように、炭素繊維発熱体１７と、ニクロム線１８（Ｎｉ・Ｃｒ線）とで形成され、図４に示したように、ガラス管１３の軸心と一致するよう軸心に沿って配されている。  
なお、図４は、ガラス管１３の軸方向における所定部位の切断断面図である。
【００３１】
また、炭素繊維発熱体１７は、複数の炭素繊維（カーボンフィラメント）を撚って紐状に形成し、手で湾曲自在な柔軟性を有して形成している。これに対してニクロム線１８は、可撓性を有し、且つ、ガラス管１３の軸方向の形状に応じて変形後させた形状に保持可能な形状保持性（剛性）を有している。
【００３２】
なお、本実施例では、ニクロム線１８を用いたが、このように形状保持性を有する素材であれば、ニクロム線１８の他に、例えば、鉄クロム合金線（Ｆｅ・Ｃｒ線）、銅ニッケル合金線、ステンレス線、タングステン等の熱伝導性の有する抵抗材料により形成した単線、撚り線を用いることができる。
【００３３】
さらに詳しくは、ニクロム線１８は、炭素繊維発熱体１７と比較して太さ（断面積）が１０分の１程度であり、抵抗値が大きくなるよう形成している。これにより、炭素繊維発熱体１７と比較してニクロム線１８による消費電力を抑制することができる。
【００３４】
上記ニクロム線１８は、ガラス管１３内に、その軸方向の形状に沿って配し、その外周には、２本の紐状の炭素繊維発熱体１７，１７が、ニクロム線１８の軸方向の両端部を含めた軸方向全体に螺旋状（スパイラル状）に巻装している。
【００３５】
上記２本の炭素繊維発熱体１７，１７は、それぞれ同じ長さ、且つ、径で形成し、ニクロム線１８の外周に同一方向回りに螺旋状に巻き付けている。  
但し、炭素繊維発熱体１７，１７のニクロム線１８に対する巻きつけ形態は、特に限定されるものではないが、本実施例では、発熱体１２の軸方向において炭素繊維発熱体１７の間にニクロム線１８が視認可能に２本の炭素繊維発熱体１７，１７が互いに重ならないようなピッチで、且つ、軸方向に互いにズラしてニクロム線１８に巻き付けている。
【００３６】
上述したように、発熱体１２を、２本の炭素繊維発熱体１７を具備して構成しても、形状保持性の高いニクロム線１８を中心軸に配しているため、炭素繊維発熱体１７の形状保持性を向上させることができる。
【００３７】
すなわち、柔軟な炭素繊維発熱体１７は、形状保持性の高いニクロム線１８の外周に螺旋状に密着させた状態で巻き付けることにより、ガラス管１３内の軸方向に沿った形状に保持されることができる。
【００３８】
また、上記発熱体１２は、その長さ方向の端部に至るまで、ニクロム線１８の外周に炭素繊維発熱体１７，１７が巻き付けて構成されている。このため、ニクロム線１８、及び、炭素繊維発熱体１７，１７の双方の端部を一体に接続部１６の孔部１６ａに通電状態に挿嵌されることになる。
【００３９】
このため、発熱体１２は、接続部１６によって該発熱体１２の長さ方向の両端部側からガラス管１３内の軸心上に配した状態に固定支持することができる。
【００４０】
このとき、図３に示したように、接続部１６と、該接続部１６の孔部１６ａに差し込んだ発熱体１２との間に、導電性を有した筒状をした導電性部材１９を介在させて接続してもよい。導電性部材１９を介在させることにより、より確実な通電状態を得ることができるとともに、強固に発熱体１２の端部を孔部１６ａに嵌挿させることができる。
【００４１】
続いて、上述したカーボンヒータ１１の製造方法について説明する。  
発熱体１２は、ガラス管１３に封入する前に、直線状のニクロム線１８の外周に、２本の紐状の炭素繊維発熱体１７を、予め、螺旋状に巻装して一体に構成される。
【００４２】
上記発熱体１２を、ガラス管１３の軸方向の一端側からガラス管１３内へ挿入し、ガラス管１３の軸方向の形状に沿って形状変形させながらガラス管１３内へ配していく。
【００４３】
なお、このようにガラス管１３へ発熱体１２を挿入する際には、ニクロム線１８の外周に巻き付けた炭素繊維発熱体１７が解れないように、挿入時のみ発熱体１２の長さ方向の端部を適宜、クリップ、或いは、テープなどの保持部材でニクロム線１８、及び、炭素繊維発熱体１７を保持した状態で挿通してもよい（図示せず）。
【００４４】
このように発熱体１２をガラス管１３内へ収容すれば、発熱体１２の長さ方向の両端部を、それぞれに対応するガラス管１３の端部における接続部１６へ順に接続していく。この接続は、上述したように、発熱体１２の軸方向の両端部を、それぞれに対応する接続部１６の孔部１６ａに挿嵌するだけでよい。
【００４５】
そして、ガラス管１３内が真空状態、又は、不活性ガス封入状態となるようガラス管１３の端部を熱溶着し、ガラス管１３の封止端部１５にリード線１４を固定するためのセラミックス１５ａを固着する。
【００４６】
以上によりカーボンヒータ１１として用いることができるが、本実施例におけるカーボンヒータ１１は、さらに、ニクロム線１８の焼き入れ工程を行う。
【００４７】
具体的に、本実施例のカーボンヒータ１１は、定格１００Ｖ電圧を有するが、該カーボンヒータ１１に対して意図的に例えば、２００Ｖの高電圧をかける。これにより、殊に、ニクロム線１８の組織を結晶化することができ、該ニクロム線１８をさらに硬化させることができる。
【００４８】
本実施例のカーボンヒータ１１は、上述した焼き入れ工程を経て製造されるため、発熱体１２の形状保持性を格段に向上させることができる。すなわち、ニクロム線１８は、それ自体が元々、形状保持性を有するが、焼き入れを施すことにより、径細であっても柔軟な炭素繊維発熱体１７を、よりしっかりと保持することができるようになる。
【００４９】
すなわち、炭素繊維発熱体１７は、このようなニクロム線１８に巻き付けることにより、ガラス管１３内に配したときも、振動したり、経時変化により変形したりせずに、しっかりとニクロム線１８に保持されることになる。
【００５０】
具体的に、従来のヒータのように発熱体を螺旋状とした炭素繊維発熱体１７のみで構成した場合のように、経時変化により、ガラス管の軸方向の中央側に相当する部位がと弛んで、両端側へ偏在してしまうといった事態が生じることもない。
【００５１】
このため、発熱体１２は、その長さ方向の各部において均一の発熱量で発熱することができる。また、ヒータ１１は、発熱体１２の耐振動性が向上するため、ガラス管１３に頻繁に接触し、ガラス管１３が熱歪みにより破損してしまうことがない。
【００５２】
さらに、上述したように、発熱体１２には、例えば、直線形状からガラス管１３の軸心上（中心軸上）に配した後で高電圧をかけて焼き入れすることにより、ニクロム線１８をガラス管１３の湾曲形状に応じた形状に突っ張りなく容易に配することができる。
【００５３】
また、上述した本実施例のカーボンヒータ１１を用いることにより、その他にも以下のような様々な効果を得ることができる。  
発熱体１２は、その中心軸にニクロム線１８を配し、該ニクロム線１８に炭素繊維発熱体１７を巻装させ、ニクロム線１８と、炭素繊維発熱体１７の双方の端部を接続部１６の孔部１６ａに差し込むことにより、発熱体１２の長さ方向の両端部は、固定され、発熱体１２をガラス管１３内に配した状態にしっかりと保持することができる。
【００５４】
さらにまた、形状保持性を有するニクロム線１８が孔部１６ａに挿嵌されるとともに、その外周の炭素繊維発熱体１７が、接続部１６に対して密着保持されるため、振動などが生じた場合であっても、抜け出してしまうことがなく保持することができる。
【００５５】
具体的に、柔軟な炭素繊維発熱体１７のみを孔部１６ａに挿通した場合のように、振動により孔部１６ａから抜け出してしまうという事態がなく、接続部１６から発熱体１２が抜け出さないよう、例えば、螺子止めするなど、別途、抜け留めのための対策を講じる必要性もない。
【００５６】
また、炭素繊維発熱体１７は、カーボンヒータ１１の電源スイッチ（図示せず）をＯＮにしてから昇温するまでに時間を要するという難点を有するが、炭素繊維発熱体１７と比較して昇温時間が短いニクロム線１８を組み合わせて用いることにより、電源スイッチをＯＮにすると同時にすぐ、発熱体１２を発熱させることができる。
【００５７】
このため、電源スイッチをＯＮにした途端に、ニクロム線１８は直ぐに赤く発光するので、発熱体１２が発熱していることを目視により適格に認識することができ、安全性を確保することができるといった効果を奏することができる。
【００５８】
実施例１のカーボンヒータ１１は、炭素繊維発熱体１７を２本、具備することで、１本だけ具備する場合と比較してより一層、遠赤外線効果など炭素繊維の有する特性をより発揮することができる。  
さらにまた、発熱体１２の軸方向の端部を、接続部１６の孔部１６ａに挿通したとき、接続部１６に対しても密着性をより高めた状態で孔部１６ａに挿嵌でき、強固に取り付けることができる。
【００５９】
上記の実施例では、馬蹄形のカーボンヒータ１１について説明をしたが、図５に示したように直線状のガラス管５３内に発熱体１２を収容した直線形状のヒータ５１にも用いられることは言うまでもない。
【００６０】
直線形状のカーボンヒータ５１では、起立させて配置する場合に特にその効果が期待できる。
【００６１】
勿論、上述した形態に限らず、例えば、コイル形状など、他の形状のヒータであっても、構わない。
【実施例２】
【００６２】
以下、実施例２のカーボンヒータ２１について図６を用いて説明する。但し、図６は、実施例２のカーボンヒータ２１の上記図３に対応する図である。さらに、以下で説明するカーボンヒータ２１の構成のうち、上述した実施例１におけるカーボンヒータ１１と同様の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。  
カーボンヒータ２１は、図６に示したように、ニクロム線１８に、その軸方向にかけて１本の炭素繊維発熱体１７のみを巻き付けて構成した発熱体２２を具備している。
【００６３】
このような構成により、発熱体１２をニクロム線１８と炭素繊維発熱体１７とで構成することにより奏する上述した効果の他にも、殊に以下の効果を得ることができる。
【００６４】
発熱体２２の軸方向において、ニクロム線１８が視認される割合が実施例１の発熱体１２と比較して高くなるため、電源スイッチをＯＮにした直後であっても発熱体２２が発熱していることを、より確実に第三者に視認させることができるなどの効果を奏することができる。
【００６５】
その他にも、発熱体２２の構成が簡素になり、製造が容易であるという効果を得ることができる。
【実施例３】
【００６６】
カーボンヒータ３１は、図７で示すような形態で構成することもできる。  
なお、図７は、実施例３のカーボンヒータ２１の上記３に対応する図である。
【００６７】
すなわち、実施例３における発熱体３２は、炭素繊維発熱体３７のみならず、ニクロム線３８も螺旋状とし、炭素繊維発熱体３７とニクロム線３８と互いに絡ませてガラス管１３の軸心上に配して構成している。  
なお、炭素繊維発熱体３７と、ニクロム線３８とは、一方の側に対する巻き数、若しくは、螺旋のピッチを互いに異なるよう構成してもよい。
【００６８】
カーボンヒータ３１をこのように構成することにより、殊に以下の効果を奏することができる。  
炭素繊維発熱体３７とニクロム線３８との一体性が増すため、例えば、ガラス管１３内へ発熱体３２を挿入する時に炭素繊維発熱体３７とニクロム線３８とが互いに解れてしまうことを、確実に回避することができる。
【００６９】
さらに、炭素繊維発熱体３７とニクロム線３８との一体性が増すことにより、ニクロム線３８は、炭素繊維発熱体３７の形状をしっかりと保持することができる。このため、発熱体３２の耐振動性をより向上させることができる。
【実施例４】
【００７０】
実施例４のカーボンヒータ４１について図８を用いて説明する。  
図８は、ガラス管１３の軸方向の一部位を拡大して発熱体４２の長さ方向の一部位を断面で示した図である。
【００７１】
実施例４における発熱体４２は、上記図８（ａ）に示したように、中心軸に沿ってニクロム線１８を配し、その外周側に、多数の炭素繊維４７ａ（カーボンフィラメント）を加撚しながらニクロム線１８に対して巻き付けた炭素繊維発熱体４７を有して一体に構成している。
【００７２】
このため、発熱体４２は、内部に形状保持性を有するニクロム線１８を内蔵しているため、単に炭素繊維のみで形成した発熱体と異なり、形状保持性を確保することができる。
【００７３】
よって、発熱体４２は、それ自体をガラス管１３に収容した後においても、例えば、図８に示したように、ガラス管１３の軸方向に沿って螺旋状の形態に保つことができる。
【００７４】
螺旋状の形態は、直線状に配した発熱体４２を、ガラス管１３へ挿入する前に、例えば、棒状の部材に巻き付けるなどすれば容易に螺旋状に変形させることができる。さらに、棒状の部材を取り外し、螺旋状の発熱体４２を、そのままガラス管１３へ挿入すればよい。
【００７５】
このような炭素繊維発熱体４２を用いることにより、炭素繊維発熱体４７とニクロム線３８との一体性、密着性を格段に向上させることができ、ガラス管１３へ挿入時に炭素繊維発熱体４２とニクロム線１８とが解れてしまうおそれもない。
【００７６】
さらに、発熱体４２における炭素繊維発熱体４７は、ニクロム線３８をはじめとして外周部において他の部材と接触しないため、他の部材に発熱が阻害されずに外周全体から効率よく発熱することができる。
【００７７】
上記発熱体は、上述した構成に限らず、炭素繊維発熱体をニクロム線などの形状保持性を有する部材により保持可能に組み合わせた形態であれば特に限定しない。例えば、上記発熱体は、ガラス管１３の軸線上に配した炭素繊維発熱体の外周に対して螺旋状のニクロム線を巻き付けた構成であってもよい。
【００７８】
また、上述したカーボンヒータ１１，２１，３１，４１は、以下のように構成してもよい。すなわち、例えば、実施例１のカーボンヒータ１１の構成をもとにして説明すると、発熱体１２は、図９に示したように、接続部１６の孔部１６ａに差し込んだ状態でニクロム線１８の端部を、炭素繊維発熱体１７を介さずに接続部１６と通電状態に接続してもよい。この接続は、ハンダなどを用いて熱溶着することにより形成した溶着部１８ａを介して一体化することができる。
【００７９】
上記構成により、発熱体１２と接続部１６との一体性がさらに増し、カーボンヒータ１１が振動した場合であっても、万一にも発熱体１２が孔部１６ａから抜け出してしまうことがない。
【００８０】
また、カーボンヒータ１１，２１，３１，４１は、上述したように、上記形態に限定しない。例えば、図１０（ａ）に示したように、円方向の一部位を切り欠いて、その切り欠いた対向端部を外側に突き出し形態、或いは、図１０（ｂ）に示したように、周方向の一部位を切り欠いた円弧状形態など、上述した正面視馬蹄形状に限らず、その他の形態で構成することができる。
【００８１】
このように、上述したカーボンヒータ１１，２１，３１，４１は、このように様々な効果を奏することができるものの、上記した実施例の形態に限定せず、その他にも様々な構成で形成してもよい。
【００８２】
また、上述の実施形態と、この発明の構成との対応において、この実施形態のカーボンヒータ１１，２１，３１，４１は、この発明のヒータに対応し、同様に、
石英ガラス管１３は、ガラス管に対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、上述したように多くの実施の形態を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】実施例１のカーボンヒータの正面図。
【図２】図１の領域Ａを示す説明図。
【図３】実施例１のカーボンヒータの軸方向の一方の端部を軸方向断面で示した説明図。
【図４】実施例１のカーボンヒータの軸方向における一部位の円周断面を示す説明図。
【図５】直線形状のカーボンヒーターの正面図。
【図６】実施例２のカーボンヒータの軸方向の一方の端部を軸方向断面で示した説明図。
【図７】実施例３のカーボンヒータの軸方向の一方の端部の説明図。
【図８】実施例４のカーボンヒータの軸方向の一方の端部の説明図。
【図９】他のカーボンヒータの説明図。
【図１０】他のカーボンヒータの正面図（ａ），さらに他のカーボンヒータの正面図（ｂ）。
【符号の説明】
【００８４】
１１，２１，３１，４１，５１…カーボンヒータ
１２，２２，３２，４２…発熱体
１３，５３…石英ガラス管
１６…接続部
１６ａ…孔部
１７，３７，４７…炭素繊維発熱体
１８，３８…ニクロム線